1、 第 1页 共 5页 毕业论文 文献综述 电气工程及自动化 红外遥控技术研究 摘要 ：本文介绍了红外遥控的基本原理，主要特点及发展过程；并介绍了红外遥控在工业控制、智能仪器仪表、家用电器等方面的应用。 关键词 ：红外遥控；解码；编码；单片机 课题背景 红外遥控技术是一种利用红外线进行点对点通信的技术，其相应的软件和硬件技术都已较成熟。它是一种把红外线作为载体的遥控方式， 即以红外线作为通信载体，通过红外光在空中的传播来传输数据的通信方式。红外遥控由发射端和接收端来完成。在发射端，发送的数字信号经过适当的调制编码后，送入电光变换电路，经 红外发射管转换为红外光脉冲发射到空中；在接收端，红外接收器
2、对接收到的红外光脉冲进行光电变换。解调译码后恢复出原信号。红外发射端发送数据时，是将待发送的二进制调制成一系列的脉冲信号后发射出去。红外载波通常采用频率 38KHz的方波，采用脉宽调制 PWM方式发送，通过待发送二进制数据的 “ 0” 或 “ 1” 控制两个脉冲之间的时间间隔，及PWM的占空比。红外载波既可以通过外围硬件电路实现。也可以使用单片机内部的定时器的 PWM功能实现。红外接收端在收到 38KHz的载波信号时，会输出低电平，否则输出高电平，从而可以将“ 时断时续 ” 的红外光信号解调成一定周期的连续方波信号，经单片机处理，便可以恢复出原数据信号 1。 由于红外线的波长特性，采用红外遥控
3、时，不会对对周边的电器造成影响。 红外光按波长范围分为近红外、中红外、远红外、极红外 4类。红外线遥控是利用近红外光传送遥控指令的，波长为 0.76um1.5um。用近红外作为遥控光源，是因为目前红外发射器件 (红外发光管 )与红外接收器件 (光敏二极管、三极管及光电池 )的发光与受光峰值波长一般为0.8um0.94um，在近红外光波段内，二者的光谱正好重合，能够很好地匹配，可以获得较高的传输效率 及较高的可靠性。 红外遥控具有对环境影响小，隐蔽性强，控制距离远，结构简单，可靠性高等一系列优点。在技术上，它无需专门申请特定频率的使用执照，移动设备所需体积小、功率低，传输速度适用于家庭和办公室的
4、网络，信号无干扰，传输准确度高等特点。被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用，并越来越多的应用到计算机系统中。 研究现状 从 60年代开始，一些发达国家即开始研究民用产品的遥控技术，但受到时代科技的影响，遥控第 2页 共 5页 技术发展十分缓慢。直至 70年代，随着大规模集成电路和计算机技术的迅猛发展，遥控技术才得到有效的发展。遥控方式的 发展经历了有线到无限、从振动子到红外线、再到使用总线的红外遥控几个阶段。但是无论用何种方式，最重要的是准确无误地传输信号，达到精准的控制。最初的无线遥控装置采用的是电磁波传输信号，由于电磁波容易产生干扰，也易受干扰，因此逐渐被超声波和红外线媒介的替代。与红外线
5、相比，超声传感器频带窄，所能携带的信息请少，容易受干扰引起误动作。因此逐渐采用红外线的遥控方式取代了超声波遥控方式，出现了红外线多功能遥控器，故目前广泛使用的是红外线多功能遥控 2-5。 红外遥控器的硬件部分主要包括五个模块：电源模块、键盘模块、液晶 模块、红外发送模块和红外接收模块。其中最主要的即为发射与接收模块。红外信号发射模块由载波发生器、红外发射驱动电路、红外发光二极管组成。能够产生载波信号，并将微处理器送来的红外遥控编码信号进行调制，通过驱动电路和红外发光二极管发射出去。红外接收模块可对红外遥控信号进行解调，并将解调后的信号直接送给微处理器进行解码和存储。文献 6-8对红外发射与接收
6、部分做了详细介绍。图 1为红外遥控系统原理。 图 1 红外遥控系统原理图 红外遥控技术在近十年发展迅速，尤其 在家用电器方面，在其他电气领域也得到广泛应用，随着人们生活水平的提高，对使用产品的要求也日益提高，要求产品更方便，更智能化，红外遥控技术恰恰能满足这新时代产品的发展要求。 通常红外遥控使用专门 配对编码、解码芯片，即某种解码芯片只能识别某种编码芯片的编码，对其他型号的编码芯片的编码则不能识别，因此不同的遥控器没有互换性，造成使用场合有多个遥控器，不同品牌、不同型号的设备之间容易产生误操作，人们必须在不同的设备中使用不同的传输规约或者识别码。容易在实际使用中造成遥控器多而杂，经常搞混的现
7、象，用户深感不便 9。 因此提出了利用单片机作为主控芯片，结合红外遥控用户码的设置，自行设计编码和解码程序，实现一个遥控器控制多台设备的方法。 基于单片机的学习型红外遥控设备，拥有用于控制用电器的电源供给、调节用电器的功率的等多种功能，不仅可指定使用现有的任意一个红外遥控器实施控制还可以进一步设定具体用哪一个键盘 编码 和调制 光电放大 解调 解码 单片机 第 3页 共 5页 按键控制，具有学习记忆功能。 市面上单片机的种类十分多样，要实现上述功能可以使用 8031， AT89S52，凌阳单片机等多种单片机来实现。但是 8031没有内部存储器，学习型红外遥控设计需要编写程序，那么就需要外部扩展
8、，比较麻烦 。该学习型设计所需编写程序比较简单，功能也比较少，如用凌阳单片机过于复杂，大材小用，且该设计使用到的输入输出端口不是很多，所以可采用 AT89S52单片机来完成该设计，既方便也使用。 要实现一台遥控器控制多台设备，需要对单片机进行相应的软件设计。系统设计中主要由自学习模式，即对红外遥控器发射的红外信号作自学习；自学习验证模式，对被学习的红外遥控器的编码作正确与否的验证；数据传输模式，用于向应用系统传输经本系统学习、验证并储存的红外遥控的基带数据编码帧这三个模式组成。 自学习模式，即对红外遥控器发射的红外信号作 自学习。而自学习的内容也就是对遥控器所发射的红外信号进行波形和频率测量。
9、所有遥控器的输出都是遥控编码信号，因此需要对接收的信号进行解码。通常对接收的红外信号采用硬件解码的方法来实现，而以单片机为核心的红外遥控器使用软件解码来对接收的红外信号进行解调的方法。该方法与硬件解码相比较更准确，减小了误差和硬件电路的连接。 完成自学习功能后，即可对被学习的遥控编码进行独立 (无须电脑 )验证工作，以确认是否满足被控设备的控制要求，即转发学习的红外信号。首先按操作系统 “自学习验证 ”键一次，表示该系统处于验证工作状态；此时 该本系统某个 “设备种类选择 ”键表示选择对该设备进行验证；然后将该系统红外发射头对准相应的被控设备：接着再按该系统某功能键，便可进行设备功能的验证。单
10、片机检测到有按键按下，便调用内部程序，输出已存储在 EEPROM内的相应该设备的高低电平时问数据，输出脉冲串转发红外信号。 单片机与上位机 （ PC机 ） 或集中控制器进行信息交换时，一般的单片机和 PC机内部均带有常用的 RS232串口通信接口，因而两者之间的通信可通过串行口完成。文献 10-12中阐释了这三种模式的运行过程及软件实现方法。 使用该种学习型红外遥控器时，当 遥控器的按键按下，其内部的信号发射器周期性地发出同一种脉快调制的二进制串行码，由红外发射管输出。红外遥控器发射的遥控编码脉冲由前导码、系统码、功能码、功能码的反码组成。这些编码经载波脉宽调制后发射。遥控接收完成对遥控信号的
11、接收、放大、检波、整形、解调出遥控编码脉冲，然后通过微控制器实现相应的控制功能。 学习型红外遥控器的系统硬件电路简单，工作稳定可靠，更可贵的是易于扩展受控设备，对人们日益变化的生活环境有着良好的适应性，极大的节约了硬件资源。 第 4页 共 5页 总结与展望 红外遥控技术作为遥控方面的佼佼者，拥有性能稳定，结构 简单，技术成熟，容易实现等特点。采用单片机为基础的红外遥控在此基础上又多了一机多操作的特点， 随着技术的完善，成品价格的下降，越来越被广大群众所接受。近年来随着国外市场对家用自动化与娱乐应用产品需求快速增长的刺激，我国红外产品的出口值每年都在上升，由此可见，发展红外技术，不但有巨大的市场
12、前景。还可促进整个行业的发展，同时该技术也势必对人们的生活产生更加深远的影响。 参考文献 1 阎纲，梁昔明 .基于 MSP430单片机的红外遥控器设计 M.微计算机信息 , 2006， 22. 2 吴媛媛，叶茂森 .红外遥控技 术浅析 J.2009， 25(1). 3 黄玲 .基于 AT89C51单片机控制的自学习遥控器的设计 M.中国校外教育（基教版） ,2009. 4 张敏辉，赵锡奎 .红外计算机遥控器的设计与实现 J.科技信息（学术版） , 2008,18. 5 Texas Instruments, Incorporated. Decode TV IR Remote Control Si
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